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《基于fpga的脈沖式激光測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、分類(lèi)號(hào):TP27410710-2015132022碩士學(xué)位論文基于FPGA的脈沖式激光測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)吳忠秉導(dǎo)師姓名職稱(chēng)文常保教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別碩士學(xué)科專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置論文提交日期2018年4月9日論文答辯日期2018年5月29日學(xué)位授予單位長(zhǎng)安大學(xué)DesignofPulsedLaserRangingSystemBasedonFPGAADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WuZhongbingSupervisor：Prof.
2、WenChangbaoChang’anUniversity,Xi’an,China摘要脈沖式激光測(cè)距因其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高、測(cè)量速度快等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于安防、交通、工業(yè)測(cè)量等領(lǐng)域，然而其在短距離的測(cè)量中，測(cè)距精度較低。因此，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)短距離的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確測(cè)量與分析，將脈沖式激光測(cè)距與FPGA相結(jié)合，提出了一種基于FPGA的脈沖式激光測(cè)距系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。基于FPGA的脈沖式激光測(cè)距系統(tǒng)由激光發(fā)射電路、激光接收電路、FPGA、電源電路、上位機(jī)軟件組成。其中，激光發(fā)射電路由驅(qū)動(dòng)電路和激光器組成；激
3、光接收電路由IV轉(zhuǎn)換電路、濾波電路、放大電路和整形電路構(gòu)成。在激光發(fā)射電路的設(shè)計(jì)中，為了提高脈沖信號(hào)的穩(wěn)定性，采用FPGA來(lái)生成需要的脈沖信號(hào)；而激光接收電路則將接收到的激光信號(hào)轉(zhuǎn)換為FPGA可以采集的電平信號(hào)?；贔PGA的可編程及可并行處理特性，通過(guò)VerilogHDL語(yǔ)言編碼，設(shè)計(jì)時(shí)間分隔模塊、“粗”時(shí)間測(cè)量模塊、“細(xì)”時(shí)間測(cè)量模塊、時(shí)間合成模塊、距離計(jì)算模塊，實(shí)現(xiàn)精密時(shí)間間隔的測(cè)量，并將所測(cè)得的時(shí)間長(zhǎng)度轉(zhuǎn)換成距離數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊傳送到上位機(jī)。上位機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是在Windows中基
4、于VB語(yǔ)言設(shè)計(jì)的，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、顯示、分析及保存等功能。系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)完成后，首先，對(duì)激光發(fā)射電路所需的脈沖信號(hào)進(jìn)行了測(cè)試，輸出信號(hào)占空比為0.000025；其次，對(duì)激光接收電路的性能進(jìn)行了驗(yàn)證和測(cè)試，可以平穩(wěn)地輸出電平信號(hào)；然后，對(duì)在FPGA內(nèi)設(shè)計(jì)的進(jìn)位鏈進(jìn)行了測(cè)試，時(shí)間測(cè)量精確度為130ps。最后，通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)對(duì)脈沖式激光測(cè)距系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所測(cè)距離數(shù)據(jù)的采集、顯示、分析及保存等功能，在1m至10m的測(cè)量范圍內(nèi)，所有測(cè)試點(diǎn)中最大相對(duì)誤差為0.008，因
5、此本系統(tǒng)可以較好地應(yīng)用于短距離的測(cè)量。關(guān)鍵詞：激光測(cè)距；FPGA；時(shí)間間隔測(cè)量；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)iAbstractPulsedlaserrangingiswidelyusedinthefieldsofsecurity,trafficandindustrialmeasurementbecauseofitsadvantagessuchassimplestructure,highstabilityandfastmeasurementspeed.However,ithaslowrangingprecisio
6、nintheshortdistancemeasurement.Inordertorealizethereal-timeandaccuratemeasurementandanalysisoftheshortdistance,aschemeofpulsedlaserrangingsystembasedonFPGAisproposedbycombiningpulsedlaserrangingwithFPGA.ThepulsedlaserrangingsystembasedonFPGAconsistso
7、fthelaseremittingcircuit,thelaserreceivingcircuit,theFPGA,thepowersupplycircuitandthehostcomputersoftware.Thelaseremittingcircuitconsistsofthedrivingcircuitandthelaser.ThelaserreceivingcircuitconsistsoftheIVconversioncircuit,thefiltercircuit,theampli
8、fyingcircuitandtheshapingcircuit.Inthedesignofthelaseremittingcircuit,inordertoimprovethestabilityofthepulsesignal,theFPGAisusedtogeneratetherequiredpulsesignals.ThelaserreceivingcircuitconvertsthereceivedlasersignaltothelevelsignalwhichtheFPGAcancol
